Stockholms universitet logo, länk till startsida

Växter kan anpassa lignin med hjälp av "kemiskt kodande" enzymer för att möta klimatförändringar

En ny studie visar hur växter kemiskt kan "koda" i sitt lignin för att växa sig höga och klara av klimatförändringar. Resultaten kan användas både inom jord- och skogsbruket för att välja ut växter med egenskaper som kan motstå klimatförändringar.

Leonard Blaschek och Emiko Murozuka, två av forskarna bakom den nya studien
Leonard Blaschek och Emiko Murozuka, två av forskarna bakom den nya studien diskuterar beredning av växtvävnadsprover för analyser. Foto: Amanda Gonzalez Bengtsson.

Lignin, de ämnen som finns i cellväggarna och binder ihop cellulosafibrer i växter, utgör en viktig kolsänka; ligninet lagrar cirka 30 procent av det totala kolet på jorden. Lignin gör så att växter kan nå höga höjder, upp till 100 meter och samtidigt hålla vattenbalansen i hela växte. Utan lignin skulle växter inte kunna växa eller överleva klimatförändringar. På cellnivå reglerar ligninkemin den mekaniska styrkan och vattentillförseln för att mest effektivt bidra till växternas tillväxt och överlevnad.

 

"Kemisk kod" justeras för att motstå stress av torka eller vind

 

Tredimensionell modell av enzymet lacasse
Tredimensionell modell av enzymet lacasse som är ansvarigt för att "koda" en aspekt av ligninkemin. Kolskelettet visas i grått, viktiga aminosyror för ligninoxidation i blått med kopparatomer i orange, volymen av det aktiva stället visas i gult. Bilden gjord av Leonard Blaschek.

Forskare vid Stockholms universitet visade nyligen att lignin har en kemisk "kod" som är anpassad på cellnivå för att utföra specifika uppgifter i växter. Hur varje cell "kodar" inom ligninkemin har fram till idag inte varit känt. Forskare vid Institutionen för ekologi, miljö och botanik (DEEP) under ledning av Edouard Pesquet, universitetslektor i molekylär växtfysiologi och senior författare till studien, visar nu i en ytterligare, komplementär studie att enzymer som kallas LACCASER används av varje cell för att justera ligninets "kemiska kod" för att motstå stress som torka eller vind. Studien visar också hur lignin kontrolleras på nanometernivå i varje växtcell.

Edouard Pesquet, koordinator för den publicerade studien, pollinerar blommor av backtrav/Arabidopsis
Edouard Pesquet, koordinator för den publicerade studien, pollinerar blommor av backtrav/Arabidopsis-växter.
Foto: Delphine Ménard.

Dessa resultat skulle kunna tillämpas inom både jord- och skogsbruk för att välja ut växter med en ligninkemi som bättre står emot framtida klimatutmaningar, enligt Edouard Pesquet.

– Kontrollen av ligninkemin på cellnivå är den yttersta mekanismen som gör det möjligt för växter att växa, hålla vattenbalansen och därigenom stå emot klimatförändringarnas påfrestningar. Resultaten visar slutligen hur ligninkemin kontrolleras och öppnar stora möjligheter att välja växter baserat på ligninkod för att förädla grödor och träd med stor motståndskraft mot problem med vattentillgång, säger Edouard Pesquet.

Studien “Different combinations of laccase paralogs non-redundantly control the lignin amount and composition of specific cell types and cell wall layers in Arabidopsis” av Blaschek et al. är publicerad i tidskriften The Plant Cell.